Ang mga pabrika ng semento tulad ng ipinapakita rito ay isang pangunahing pinagmumulan ng carbon dioxide na nagpapainit ng klima. Ngunit ang ilan sa mga pollutant na ito ay maaaring gawing isang bagong uri ng panggatong. Ang asin na ito ay maaaring ligtas na maiimbak nang mga dekada o mas matagal pa.
Ito ay isa na namang kuwento sa isang serye na tumitingin sa mga bagong teknolohiya at aksyon na maaaring makapagpabagal sa pagbabago ng klima, mabawasan ang mga epekto nito, o makatulong sa mga komunidad na makayanan ang mabilis na nagbabagong mundo.
Ang mga aktibidad na naglalabas ng carbon dioxide (CO2), isang karaniwang greenhouse gas, ay nakakatulong sa pag-init ng atmospera ng Daigdig. Ang ideya ng pagkuha ng CO2 mula sa himpapawid at pag-iimbak nito ay hindi na bago. Ngunit mahirap itong gawin, lalo na kung kaya ito ng mga tao. Ang isang bagong sistema ay lumulutas sa problema ng polusyon ng CO2 sa medyo kakaibang paraan. Kino-convert nito sa kemikal na paraan ang gas na nagpapainit ng klima upang maging panggatong.
Noong Nobyembre 15, inilathala ng mga mananaliksik mula sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) sa Cambridge ang kanilang mga makabagong resulta sa journal na Cell Reports Physical Science.
Ang kanilang bagong sistema ay nahahati sa dalawang bahagi. Ang unang bahagi ay kinabibilangan ng pag-convert ng carbon dioxide mula sa hangin tungo sa isang molekula na tinatawag na formate upang makagawa ng panggatong. Tulad ng carbon dioxide, ang formate ay naglalaman ng isang carbon atom at dalawang oxygen atom, pati na rin ng isang hydrogen atom. Ang formate ay naglalaman din ng ilang iba pang elemento. Ang bagong pag-aaral ay gumamit ng formate salt, na nagmula sa sodium o potassium.
Karamihan sa mga fuel cell ay gumagamit ng hydrogen, isang nasusunog na gas na nangangailangan ng mga pipeline at pressurized tank upang mailipat. Gayunpaman, ang mga fuel cell ay maaari ring gumamit ng formate. Ang formate ay may nilalamang enerhiya na maihahambing sa hydrogen, ayon kay Li Ju, isang materials scientist na nanguna sa pagbuo ng bagong sistema. Ang formate ay may ilang mga bentahe kumpara sa hydrogen, sabi ni Li Ju. Ito ay mas ligtas at hindi nangangailangan ng mataas na presyon ng imbakan.
Ang mga mananaliksik sa MIT ay lumikha ng isang fuel cell upang subukan ang formate, na kanilang nalilikha mula sa carbon dioxide. Una, hinalo nila ang asin sa tubig. Ang timpla ay ipinasok sa isang fuel cell. Sa loob ng fuel cell, ang formate ay naglabas ng mga electron sa isang kemikal na reaksyon. Ang mga electron na ito ay dumaloy mula sa negatibong electrode ng fuel cell patungo sa positibong electrode, na kumukumpleto ng isang electrical circuit. Ang mga dumadaloy na electron na ito—isang electrical current—ay naroon sa loob ng 200 oras sa panahon ng eksperimento.
Si Zhen Zhang, isang siyentipiko ng mga materyales na nagtatrabaho kasama si Li sa MIT, ay umaasa na ang kanyang pangkat ay makakapag-scale sa bagong teknolohiya sa loob ng isang dekada.
Gumamit ang pangkat ng pananaliksik ng MIT ng isang kemikal na pamamaraan upang gawing pangunahing sangkap ang carbon dioxide para sa produksyon ng panggatong. Una, inilantad nila ito sa isang solusyon na may mataas na alkalina. Pinili nila ang sodium hydroxide (NaOH), na karaniwang kilala bilang lye. Ito ay nagpapasimula ng isang kemikal na reaksyon na lumilikha ng sodium bicarbonate (NaHCO3), na mas kilala bilang baking soda.
Pagkatapos ay binuksan nila ang kuryente. Ang kuryente ay nag-trigger ng isang bagong reaksiyong kemikal na naghati sa bawat atomo ng oksiheno sa molekula ng baking soda, na nag-iiwan ng sodium formate (NaCHO2). Ang kanilang sistema ay nag-convert ng halos lahat ng carbon sa CO2 — mahigit 96 porsyento — sa asin na ito.
Ang enerhiyang kailangan upang maalis ang oksiheno ay nakaimbak sa mga kemikal na bigkis ng formate. Nabanggit ni Propesor Li na ang formate ay maaaring mag-imbak ng enerhiyang ito sa loob ng mga dekada nang hindi nawawala ang potensyal na enerhiya. Pagkatapos ay bubuo ito ng kuryente kapag dumaan ito sa isang fuel cell. Kung ang kuryenteng ginagamit sa paggawa ng formate ay nagmumula sa solar, hangin o hydroelectric power, ang kuryenteng nalilikha ng fuel cell ay magiging isang malinis na pinagmumulan ng enerhiya.
Upang mapalawak ang bagong teknolohiya, sabi ni Lee, “kailangan nating makahanap ng masaganang heolohikal na yamang-lye.” Pinag-aralan niya ang isang uri ng bato na tinatawag na alkali basalt (AL-kuh-lye buh-SALT). Kapag hinaluan ng tubig, ang mga batong ito ay nagiging lye.
Si Farzan Kazemifar ay isang inhinyero sa San Jose State University sa California. Ang kanyang pananaliksik ay nakatuon sa pag-iimbak ng carbon dioxide sa mga asin sa ilalim ng lupa. Ang pag-alis ng carbon dioxide mula sa hangin ay palaging mahirap at samakatuwid ay mahal, aniya. Kaya kumikita ang pag-convert ng CO2 sa mga magagamit na produkto tulad ng formate. Ang halaga ng produkto ay maaaring mabawi ang gastos ng produksyon.
Maraming pananaliksik ang isinagawa sa pagkuha ng carbon dioxide mula sa himpapawid. Halimbawa, isang pangkat ng mga siyentipiko sa Lehigh University ang kamakailang naglarawan ng isa pang paraan para sa pagsala ng carbon dioxide mula sa himpapawid at pag-convert nito sa baking soda. Ang iba pang mga grupo ng pananaliksik ay nag-iimbak ng CO2 sa mga espesyal na bato, na nagko-convert nito sa solidong carbon na maaaring iproseso sa ethanol, isang panggatong ng alkohol. Karamihan sa mga proyektong ito ay maliitan at hindi pa nagkakaroon ng malaking epekto sa pagbabawas ng mataas na antas ng carbon dioxide sa himpapawid.
Ang larawang ito ay nagpapakita ng isang bahay na pinapagana ng carbon dioxide. Ang aparatong ipinapakita rito ay nagko-convert ng carbon dioxide (ang mga molekula sa pula at puting mga bula) sa isang asin na tinatawag na formate (ang asul, pula, puti, at itim na mga bula). Ang asin na ito ay maaaring gamitin sa isang fuel cell upang makabuo ng kuryente.
Sinabi ni Kazemifar na ang pinakamagandang opsyon natin ay ang "bawas muna sa greenhouse gas emissions." Ang isang paraan para gawin iyon ay ang pagpapalit ng mga fossil fuel ng mga renewable energy source tulad ng hangin o solar. Ito ay bahagi ng isang transisyon na tinatawag ng mga siyentipiko na "decarbonization." Ngunit idinagdag niya na ang paghinto sa pagbabago ng klima ay mangangailangan ng maraming aspeto na diskarte. Ang bagong teknolohiyang ito ay kinakailangan upang makuha ang carbon sa mga lugar na mahirap i-decarbonize, aniya. Kunin natin ang dalawang halimbawa tulad ng mga steel mill at mga pabrika ng semento.
Nakikita rin ng pangkat ng MIT ang mga benepisyo sa pagsasama ng kanilang bagong teknolohiya sa solar at wind power. Ang mga tradisyunal na baterya ay idinisenyo upang mag-imbak ng enerhiya nang ilang linggo. Ang pag-iimbak ng sikat ng araw sa tag-araw hanggang sa taglamig o mas matagal pa ay nangangailangan ng ibang pamamaraan. "Gamit ang formate fuel," sabi ni Lee, hindi ka na limitado kahit sa pana-panahong pag-iimbak. "Maaari itong maging pang-henerasyon."
Maaaring hindi ito kumikinang na parang ginto, ngunit “Maaari akong mag-iwan ng 200 tonelada… ng formate sa aking mga anak na lalaki at babae,” sabi ni Lee, “bilang mana.”
Alkalina: Isang pang-uri na naglalarawan sa isang kemikal na sangkap na bumubuo ng mga hydroxide ion (OH-) sa solusyon. Ang mga solusyong ito ay tinatawag ding alkaline (kumpara sa acidic) at may pH na higit sa 7.
Aquifer: Isang pormasyon ng bato na may kakayahang maglaman ng mga imbakan ng tubig sa ilalim ng lupa. Ang terminong ito ay tumutukoy rin sa mga basin sa ilalim ng lupa.
Basalt: Isang itim na batong bulkan na karaniwang napakasiksik (maliban na lang kung ang pagsabog ng bulkan ay nag-iwan ng malalaking bulsa ng gas dito).
bono: (sa kimika) isang semi-permanenteng koneksyon sa pagitan ng mga atomo (o mga grupo ng mga atomo) sa isang molekula. Ito ay nabubuo ng mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga kalahok na atomo. Kapag nabuo na ang mga bono, ang mga atomo ay gumagana bilang isang yunit. Upang paghiwalayin ang mga bumubuong atomo, ang enerhiya sa anyo ng init o iba pang radyasyon ay dapat ibigay sa mga molekula.
Karbon: Isang elementong kemikal na siyang pisikal na batayan ng lahat ng buhay sa Daigdig. Ang karbon ay malayang umiiral sa anyo ng grapayt at diyamante. Ito ay isang mahalagang bahagi ng karbon, apog, at petrolyo, at may kakayahang magsama-sama sa kemikal upang bumuo ng iba't ibang uri ng mga molekula na may kemikal, biyolohikal, at komersyal na halaga. (Sa pananaliksik sa klima) Ang terminong karbon ay minsang ginagamit na halos kapalit ng carbon dioxide upang tumukoy sa potensyal na epekto na maaaring idulot ng isang aksyon, produkto, patakaran, o proseso sa pangmatagalang pag-init ng atmospera.
Carbon dioxide: (o CO2) ay isang walang kulay at walang amoy na gas na nalilikha ng lahat ng hayop kapag ang oxygen na kanilang nilalanghap ay tumutugon sa pagkaing mayaman sa carbon na kanilang kinakain. Ang carbon dioxide ay inilalabas din kapag ang organikong bagay, kabilang ang mga fossil fuel tulad ng langis o natural gas, ay sinusunog. Ang carbon dioxide ay isang greenhouse gas na kumukuha ng init sa atmospera ng Daigdig. Kino-convert ng mga halaman ang carbon dioxide sa oxygen sa pamamagitan ng photosynthesis at ginagamit ang prosesong ito upang makagawa ng sarili nilang pagkain.
Semento: Isang pandikit na ginagamit upang pagdikitin ang dalawang materyales, na nagiging sanhi ng pagtigas nito upang maging solid, o isang makapal na pandikit na ginagamit upang pagdikitin ang dalawang materyales. (Konstruksyon) Isang pinong dinikdik na materyal na ginagamit upang pagdikitin ang buhangin o dinurog na bato upang bumuo ng kongkreto. Ang semento ay karaniwang ginagawa bilang pulbos. Ngunit kapag nabasa na, ito ay nagiging maputik na slurry na tumitigas kapag natuyo.
Kemikal: Isang sangkap na binubuo ng dalawa o higit pang mga atomo na pinagsama (nagkabit) sa isang takdang proporsyon at istraktura. Halimbawa, ang tubig ay isang kemikal na sangkap na binubuo ng dalawang atomo ng hydrogen na nakadikit sa isang atomo ng oxygen. Ang kemikal na pormula nito ay H2O. Ang "Kemikal" ay maaari ding gamitin bilang pang-uri upang ilarawan ang mga katangian ng isang sangkap na resulta ng iba't ibang reaksyon sa pagitan ng iba't ibang mga compound.
Pagkakabit ng Kemikal: Isang puwersa ng atraksyon sa pagitan ng mga atomo na sapat ang lakas upang maging sanhi ng paggana ng mga nakagapos na elemento bilang isang yunit. Ang ilang atraksyon ay mahina, ang iba ay malakas. Ang lahat ng mga bono ay tila nag-uugnay sa mga atomo sa pamamagitan ng pagbabahagi (o pagtatangkang magbahagi) ng mga electron.
Reaksyong kemikal: Isang proseso na kinasasangkutan ng muling pagsasaayos ng mga molekula o istruktura ng isang sangkap sa halip na isang pagbabago sa pisikal na anyo (hal., mula solid patungong gas).
Kemistri: ang sangay ng agham na nag-aaral ng komposisyon, istruktura, mga katangian, at interaksyon ng mga sustansya. Ginagamit ng mga siyentipiko ang kaalamang ito upang pag-aralan ang mga hindi pamilyar na sustansya, upang magparami ng mga kapaki-pakinabang na sustansya sa maraming dami, o upang magdisenyo at lumikha ng mga bagong kapaki-pakinabang na sustansya. (ng mga kemikal na compound) Ang kemistri ay tumutukoy din sa pormula ng isang compound, ang paraan ng paghahanda nito, o ilan sa mga katangian nito. Ang mga taong nagtatrabaho sa larangang ito ay tinatawag na mga chemist. (sa agham panlipunan) ang kakayahan ng mga tao na makipagtulungan, makisama, at masiyahan sa piling ng isa't isa.
Pagbabago ng klima: Isang makabuluhan at pangmatagalang pagbabago sa klima ng Daigdig. Maaari itong mangyari nang natural o bilang resulta ng mga aktibidad ng tao, kabilang ang pagsunog ng mga fossil fuel at paglilinis ng mga kagubatan.
Dekarbonisasyon: tumutukoy sa sinasadyang paglipat palayo sa mga teknolohiya, aktibidad, at pinagmumulan ng enerhiya na nagdudulot ng polusyon na naglalabas ng mga greenhouse gas na nakabatay sa carbon, tulad ng carbon dioxide at methane, patungo sa atmospera. Ang layunin ay bawasan ang dami ng mga carbon gas na nakakatulong sa pagbabago ng klima.
Elektrisidad: Ang daloy ng kargadong elektrikal, na karaniwang resulta ng paggalaw ng mga negatibong sisingilin na partikulo na tinatawag na mga electron.
Elektron: isang negatibong kargadong partikulo na karaniwang umiikot sa panlabas na rehiyon ng isang atomo; ito rin ang tagapagdala ng kuryente sa mga solido.
Inhinyero: Isang taong gumagamit ng agham at matematika upang malutas ang mga problema. Kapag ginamit bilang pandiwa, ang salitang inhinyero ay tumutukoy sa pagdidisenyo ng isang aparato, materyal, o proseso upang malutas ang isang problema o hindi natutugunan na pangangailangan.
Ethanol: Isang alkohol, na tinatawag ding ethyl alcohol, na siyang batayan ng mga inuming may alkohol tulad ng serbesa, alak, at mga inuming may alkohol. Ginagamit din ito bilang solvent at panggatong (halimbawa, kadalasang hinahalo sa gasolina).
Pansala: (n.) Isang bagay na nagpapahintulot sa ilang materyales na dumaan at sa iba naman ay dumaan, depende sa kanilang laki o iba pang katangian. (v.) Ang proseso ng pagpili ng ilang partikular na sangkap batay sa mga katangian tulad ng laki, densidad, karga, atbp. (sa pisika) Isang panangga, plato, o patong ng isang sangkap na sumisipsip ng liwanag o iba pang radyasyon o pumipigil sa ilan sa mga bahagi nito na dumaan.
Formate: Isang pangkalahatang termino para sa mga asin o ester ng formic acid, isang na-oxidize na anyo ng isang fatty acid. (Ang ester ay isang compound na nakabatay sa carbon na nabuo sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga atomo ng hydrogen ng ilang mga acid ng ilang mga uri ng mga organikong grupo. Maraming mga taba at mahahalagang langis ang natural na nagaganap na mga ester ng fatty acid.)
Fossil fuel: Anumang panggatong, tulad ng karbon, petrolyo (langis na krudo), o natural gas, na nabuo sa loob ng milyun-milyong taon sa loob ng Daigdig mula sa nabubulok na labi ng bakterya, halaman, o hayop.
Panggatong: Anumang sangkap na naglalabas ng enerhiya sa pamamagitan ng isang kontroladong kemikal o nukleyar na reaksyon. Ang mga fossil fuel (karbon, natural gas, at langis) ay mga karaniwang panggatong na naglalabas ng enerhiya sa pamamagitan ng mga kemikal na reaksyon kapag pinainit (karaniwan ay hanggang sa punto ng pagkasunog).
Fuel cell: Isang aparato na nag-convert ng enerhiyang kemikal tungo sa enerhiyang elektrikal. Ang pinakakaraniwang panggatong ay hydrogen, na ang tanging by-product ay singaw ng tubig.
Heolohiya: Isang pang-uri na naglalarawan sa lahat ng bagay na may kaugnayan sa pisikal na istruktura ng Daigdig, mga materyales nito, kasaysayan, at mga prosesong nagaganap dito. Ang mga taong nagtatrabaho sa larangang ito ay tinatawag na mga geologist.
Pag-init ng Mundo: Isang unti-unting pagtaas sa pangkalahatang temperatura ng atmospera ng Daigdig dahil sa greenhouse effect. Ang epekto ay sanhi ng pagtaas ng antas ng carbon dioxide, chlorofluorocarbons, at iba pang mga gas sa hangin, na marami sa mga ito ay inilalabas ng mga aktibidad ng tao.
Hydrogen: Ang pinakamagaan na elemento sa sansinukob. Bilang isang gas, ito ay walang kulay, walang amoy, at lubhang madaling magliyab. Ito ay bahagi ng maraming panggatong, taba, at mga kemikal na bumubuo sa buhay na tisyu. Binubuo ito ng isang proton (ang nucleus) at isang elektron na umiikot dito.
Inobasyon: (v. to innovate; adj. to innovate) Isang pagsasaayos o pagpapabuti sa isang umiiral na ideya, proseso, o produkto upang gawin itong mas bago, mas matalino, mas mahusay, o mas kapaki-pakinabang.
Lye: Ang pangkalahatang pangalan para sa sodium hydroxide (NaOH) solution. Ang lye ay kadalasang hinahalo sa mga langis ng gulay o taba ng hayop at iba pang sangkap upang makagawa ng bar soap.
Siyentipiko ng mga Materyales: Isang mananaliksik na nag-aaral ng ugnayan sa pagitan ng atomic at molekular na istruktura ng isang materyal at ng pangkalahatang katangian nito. Ang mga siyentipiko ng mga materyales ay maaaring bumuo ng mga bagong materyales o suriin ang mga umiiral na. Ang pagsusuri sa pangkalahatang katangian ng isang materyal, tulad ng densidad, lakas, at melting point, ay makakatulong sa mga inhinyero at iba pang mananaliksik na pumili ng pinakamahusay na mga materyales para sa mga bagong aplikasyon.
Molekula: Isang grupo ng mga atomong neutral sa kuryente na kumakatawan sa pinakamaliit na posibleng dami ng isang kemikal na tambalan. Ang mga molekula ay maaaring binubuo ng isang uri ng atomo o iba't ibang uri ng mga atomo. Halimbawa, ang oksiheno sa hangin ay binubuo ng dalawang atomo ng oksiheno (O2), at ang tubig ay binubuo ng dalawang atomo ng hydrogen at isang atomo ng oksiheno (H2O).
Polusyon: Isang sangkap na nakakahawa sa isang bagay, tulad ng hangin, tubig, tao, o pagkain. Ang ilang mga polusyon ay mga kemikal, tulad ng mga pestisidyo. Ang iba pang mga polusyon ay maaaring radiation, kabilang ang labis na init o liwanag. Kahit na ang mga damo at iba pang mga invasive species ay maaaring ituring na isang uri ng biofouling.
Makapangyarihan: Isang pang-uri na tumutukoy sa isang bagay na napakalakas o makapangyarihan (tulad ng mikrobyo, lason, gamot, o asido).
Renewable: Isang pang-uri na tumutukoy sa isang mapagkukunan na maaaring palitan nang walang hanggan (tulad ng tubig, berdeng halaman, sikat ng araw, at hangin). Ito ay kabaligtaran ng mga hindi nababagong mapagkukunan, na may limitadong suplay at maaaring epektibong maubos. Kabilang sa mga hindi nababagong mapagkukunan ang langis (at iba pang fossil fuels) o medyo bihirang mga elemento at mineral.